Cácyếutốảnh hưởngđềnthờigianthanhtrùng

a.Các yếutố ảnh hưởngđến thời gian truyền nhiệt trong quá trình thanh trùng

+Tính chất vật lý của sản phẩm

Cácloại đồ hộp có tính chất vật lý khác nhau nhưđộ nhớt và trọng lượng riêng. Dođó các loaüi đồhộp có thời gian truyềnnhiệt khác nhau.

-Cácloạiđồhộpsảnphẩmlỏng(nhưnướcquả)cóđộnhớtthấpvàtỉtrọng nhỏ,nênsựtruyềnnhiệtcủacácsảnphẩmnàyxảyranhanhbằngcácdòngđốilưu. Nhiệtđộởgiữahộpđạttớinhiệtđộthanhtrùngchậmhơnởthiếtbịđạttớinhiệtđộ thanh trùng khoảng13-15phút.

-Cácloạiđồhộpsảnphẩmđặc(nhưpaté,thịthầm)sựtruyềnnhiệtcủacácsản phẩmnàybằngcáchdẫnnhiệt.Vìhệsốdẫnnhiệtcủathựcphẩmnhỏnênsựđunnóng cácsảnphẩmnàyxảyrachậm.Nhiệtđộthanhtrùngởgiữahộpđạtđượcchậmhơn nhiệt độ thanh trùng ở thiết bị khoảng 40 phút.

-Cácloạiđồhộpsảnphẩmcóphầnởthểđặc,cóphầnởthểlỏng(nhưđồhộp quảnưócđường,cángâmdầu).Sựtruyềnnhiệtxảyratheohaicách:đốilưuvàdẫn nhiệt.Nhiệtđộthanhtrùngởgiữahộpđạtđượcchậmhơnnhiệtđộthanhtrùngởthiết bị khoảng 28 phút.

Ngoàiracácdungdịchcóchứanhiềuđường,tinhbột,pectin,celluloselàmảnh hưởngđếntínhchấtvậtlýnênảnhhưởngđếnthờigiantruyềnnhiệt.Cóthểkéodài thời gian truyền nhiệt.

+Tính chất của bao bì

Cácloạisảnphẩmthựcphẩmđựngtrongcácloạibaobìlàmbằngvậtliệukhác nhau,cóđộdầykhácnhau,kíchthướckhácnhau.Nênthờigiantruyềnnhiệttrongchế

độ thanh trùng khác nhau.

-Ảnhhưởng tính chất vật lý của bao bì

Khitruyềnnhiệttừmôitrườngđunnóngbênngoàivàokhuvựctrungtâm củabaobì.Trước  hếtphảikhắcphụcnhiệttrởcủathànhbaobì,nhiệttrởnàyphụ

thuộcvàođộdầycủabaobì(δ)vàhệsốdẫnnhiệtcủavậtliệulàmbaobì(λ).Nhiệt trởđóbiểuthịbằngtỉsốδ/λ.Nhiệttrởchungcànglớnthìthờigiantruyềnnhiệtcàng kéodài.

Bảng 4.9. Tính chất vật lý của các loại bao bì

Loạibaobì            Chiềudàytrungbình[δ]

Độdẫnnhiệt[λ]

(w/m.oC)

Nhiệttrở[δ/λ]

(oC.m2/w)

Sắttây

Thủytinh

0,24– 0,26.10-3

2- 6.10-3

46- 52

0,6- 0,9

4,6-7,8.10-5

200-1000.10-5

(Nguyễn Vân Tiếp. 2000)

Nhưngtrongquátrình thanhtrùng,khôngthểnghiêncứuriêngrẽảnh hưởng nhiệt trở của bao bì, màphải xét ảnhhưởng của cả khối sản phẩm:

57

yTrườnghợpsảnphẩmlỏngđựngtrongbaobìsắttây:sựtruyềnnhiệttừ môitrườngđunnóngtớithànhhộpsắtlàsựtruyềnnhiệtchủyếubằngđốilưu.Thời gian truyền nhiệt đối với các sàn phẩmlỏng đựng trong bao bì sắt tây rất ngắn.

yTrườnghợpsảnlỏngđựngtrongbaobìthủytinh:sựtruyềnnhiệtgồmđối lưuvàdẫn nhiệt.Thời gian truyềnnhiệttrongchế độthanhtrùngnàylớn hơnthời gian truyền nhiệt của trường hợp trên.

yTrườnghợpsảnphẩmđặcđựngtrongbaobìsắttây:sựtruyềnnhiệtởbên tronghộpchủ yếubằng dẫn nhiệt.Thờigian đunnóngtrongtrường hợpnàysẽkéodài hơn2trường hợp trên. Và coi thời gian đóchủ yếu phụ thuộc vào tính chất và nhiệttrở của sản phẩmđặc.

yTrườnghợpsản phẩm đặc đựngtrongbaobìthủytinh:Sựtruyềnnhiệtchủ yếucũngbằngdẫnnhiệt.Thờigiantruyềnnhiệttrongtrườnghợpnàydàinhấtvàphụ thuộcvàotínhchấtcủabaobìthủytinhvàsảnphẩm,trongđótínhchấtcủasảnphẩm giữ vaitròchủyếu.

Tómlạitrongcả4trườnghợp:Tínhdẫnnhiệtvàđộdầycủabaobìchỉcóảnh hưởngđángkểđếnthờigiantruyềnnhiệttrongchếđộthanhtrùngkhicócácdòngđối lưumạnh.Trườnghợpđồhộpchứasảnphẩmđặc,nghĩalàsựtruyềnnhiệtchủyếu

bằngdẫnnhiệtthìcácđặcđiểmcủabaobìítcóảnhhưởngđếnthờigiantruyềnnhiệt. Màchủyếulàtínhchấtcủasảnphẩm, sảnphẩm càngđặc,càngcóhệsố dãn nhiệt nhỏ vàbềdầylớpsảnphẩmtừngoàivàolớpgiữahộpcànglớn,thìthờigiantruyềnnhiệt càngkéodài.

-Ảnhhưởng kích thước hình học củabaobì

Cácloạibaobìcónhữnghìnhdạngvàkíchthướchìnhhọcrấtphứctạp.Nên việcnghiêncứuảnhhưởngkíchthướchìnhhọccủabaobìtớithờigiantruyềnnhiệt chưa được đầy đủlắm. Loạibaobìcókíchthướchìnhhọc đơn giảnnhấtlàbaobìhình trụ.Dựatrênnhữngkiếnthứccơbảncủalýthuyếtvềtruyềnnhiệt,đãtínhđượcthời gian truyền nhiệt của bao bì hình trụ theo công thức :

to=A (8,3HD + D2)

Với

19−

A=

1

lgδ−0,01

;      δ=T2    −T1

973λ

Tn     −T1

H: chiều cao ngoài của hộp, (cm)

D: đườngkínhngoàicủa hộp, (cm) T1:nhiệt độ ban đầu của hộp, (oC)

T2:nhiệt độ khi cuối ở giữahộp,(oC) Tn: nhiệt độ thanh trùng, (oC)

λ: hệ số dẫn nhiệt chung của đồ hộp, (w/moC)

to:thời gian đun nóng ở giữa hộptừ nhiệt độT1đến T2,(phút)

Nếu thanh trùng cùng một sản phẩmđựng trong 2 bao bì có kích thước hình học khác nhau, thì ta có tỉ lệ đơngiản :

t        8,3HD

+D2

   01   =                    1     1               1   

t02

8,3H

2D2

+D2

2

58

Côngthứcnàychotatính đượcgầnđúngthờigiantruyềnnhiệtmộtloạiđồhộp cókíchthướckháckhiđãbiếtthờigiantruyềnnhiệtcủasảnphẩmđóđựngtrongbao bì xác định.

Côngthứctruyềnnhiệtkhôngnhữngchobiếtthờigiantruyềnnhiệtmàcòncó thểkhảosátảnh  hưởngcủacácloạiđồhộpđó.Cùngmộtthểtích,nếuhộpdẹt (H/D<1)tứclàhộpcóđưòngkínhlớnsẽtruyềnnhiệtnhanhhơnhộpcao.Vậntốc truyền nhiệt cực đại khi H/D ≈ 0,25 .

+Ảnh hưởng của nhiệt độ banđầu của đồhộp

Thờigiantruyềnnhiệtcủađồhộpcònphụthuộcvàonhiệtđộbanđầucủa đồ

hộp trước khi thanh trùng và nhiệt độ của thiết bị thanh trùng.

-Đốivớisảnphẩmlỏng,dosựtruyềnnhiệtchủyếubằngcácdòngđốilưu, nênnhiệt độ ban đầu ít có ảnhhưởngđến thờigian truyền nhiệt.

-Đốivớisảnphẩmđặc,thìsựtruyềnnhiệtchủyếubằngdẫnnhiệt,nênnhiệt độbanđầucủasảnphẩmcóảnhhưởngnhiềuđếnvậntốctruyềnnhiệtcủasảnphẩm. Đồhộp lúc thanh trùng càng nguội thì thời gian truyềnnhiệt càng kéo dài.

Từcôngthứcto=A(8,3HD+D2),vớicácgiảthiếtlànhiệt độthanhtrùng ở khoảng110-120oC,nhiệtđộởgiữahộpsaukhiđunnóngthấphơnnhiệtđộcủathiết bị là 1oC,để lập ra công thứctínhgầnđúng thời gian truyền nhiệt đồhộpnhư sau

yĐối với đồ hộp loại nguội (có nhiệt độbanđầu : 20 - 45oC)

0,072(8,3HD+D2)

t0    =               λ

yĐối với đồ hộp loại nóng ( có nhiệt độbanđầu : 45 - 90oC)

t0    =

0,061(8,3HD+D2)

λ

Theo2côngthứcnàykhiđunnóngđồhộpnóngthìrútngắnđược18%thời giantruyềnnhiệt.  Vậy  đốivớiđồhộpcónhiệtđộbanđầucàngnguội,thìvậntốc truyền nhiệt càng nhỏ, thời gian truyền nhiệtcàngkéodài.

+Ảnh hưởng của trạng thái chuyển độngcủa đồ hộp khi thanh trùng.

Trongsảnxuấtđồhộpphầnlớncácthiếtbịthanhtrùngđềulàloạikhông làmchuyểnđộnghộpkhilàmviệc.Vìvậythờigiantruyềnnhiệtđốivớicácloạiđồ hộptươngđốidài.Khitạorasựđốilưunhântạobằngcáchlàmchuyểnđộnghộpthì sự truyền nhiệt sẽ tăng lên. Giảm được thờigiantruyền nhiệttrongchế độ thanh trùng.

Muốntạorasựđốilưunhântạođó,ngườitachếtạocácloạithiếtbịthanh trùngcóbăngtảiđồhộp,thườnglàcácthiếtbịlàmviệcliêntục.Tùytheocấutạocủa mỗiloạithiếtbịmàđồhộpcóvậntốcchuyểnđộngquaykhácnhauhayphươngpháp quay khác nhau.

59

b.Cácyếutố ảnh hưởngđến thời gian tiêu diệt vi sinh vật trong quátrình thanh trùng

+Ảnh hưởng của nhiệt độ thanh trùng

Ởnhiệtđộ60OCthìcácloạivisinhvậtđãcóthểbắtđầubịtiêudiệt.Nhưng nếunhiệtđộthanhtrùngthấpthìphảikéodàithờigiantiêudiệt.Ngượclại,nhiệtđộ thanh trùng càng cao thì thời gian tiêu diệtcàngngắn.

Giữathờigiantiêudiệtvisinhvậtvànhiệtđộthanhtrùngcómốiquanhệ

logarite.Người ta đã xác địnhđược mối liên hệ đó theo phương trình sau: T2 -T1

t2=t2’.10   Z

t2:thời gian tiêu diệt vi sinh vật tươngứngvới nhiệt độ T1(phút)

t2’:thời gian tiêu diệt vi sinh vật tươngứngvới nhiệt độ T2(phút)

z:hệsốnhiệtđô,tùytheotínhchấtcủamỗiloạivisinhvậtmàcótrịsốz

khácnhau(loạitiêubiểunhất,trongchếđộthanhtrùngđồhộp,phảiloạitrừlà

Clostridiumbotulinum có trị số z = 10OC).

+Ảnh hưởng thành phần hóa học của sảnphẩm

Visinhvậtsốngtrongmôitrườngcủasảnphẩmthựcphẩmkhácnhau,thì nhiệtđộtiêudiệtcácloạivisinhvậtđókhônggiốngnhau.Vìvậycầnkhảosátcác thànhphầnhóahọccủamôitrườngthực phẩm đếnkhả năngtiêudiệt bằngnhiệtcácvi sinh vật đó.

•Ảnhhưởngcủađộacid:chỉsốpHlàyếutốquantrọngcóảnhhưởngđến độbềnđốivớinhiệtcủavisinhvật.Nếumôitrườngcóđộacidhoạtđộngcàngcao (chỉsốpHnhỏ)thì ởnhiệtđộthanhtrùngnhấtđịnh,thờigiantiêudiệtvi sinhvậtcàng ngắn.TuynhiênvẫncónhữngtrườnghợpcábiệtchỉsốpHhầunhưkhôngcóảnh hưởngđếnthời gian tiêu diệt vi sinh vật.

Bảng4.10.Ảnhhưởng củapHđếnsựkhángnhiệtcủa bàotửvikhuẩn

clostridiumsporogenesởnhiệtđộ115oC

pH                               Thờigiankhángnhiệttốiđa(phút)

5,0

9

5,7

12

6,0

15

6,6

21

7,0

25

7,5

20

8,2

15

(G. Guilmain.1996)

Cáckếtquảnghiêncứuchothấykhôngnhữngchỉcóđộacidhoạtđộngcủa môitrườngcóảnh  hưởngđếnđộbềnnhiệtcủavisinhvật.Màloạiacidcủamôi trường cũng có ảnhhưởng đáng kể.

•Ảnhhưởngcủanồngđộđườngvàmuối:đườngvàmuốilànhữngchấtcó khảnăng tạo ra áp suất thẩm thấu cao nên ảnh hưởng đến hoạt độngcủa vi sinh vật.

60

Dungdịchđườngcótácdụngbảovệvisinhvậtlàmchochúngkhóbịtiêu diệthơnkhiđunnóng.Nếuthànhphầnthựcphẩmcónhiềuđườngthìthờigiantiêu diệt càng kéo dài.

Nếutăngnồngđộmuốithìđộbềnnhiệtcủavisinhvậtcànggiảm,chúngdễ

bị tiêu diệt hơn.

Nhưngnếunồngđộđườnghaymuốiquácaothìdotácdụngcủahiệntượng tiêu nguyên sinh, các vi sinh vật đó yếu đinhiều và dễbị tiêu diệt.

•Ảnhhưởngcủaprotidvàlipid:trongcácsảnphẩmthựcphẩmchứanhiều protid,lipidthìthờigiantiêudiệtphảikéodài.Vìcácchấtnàylàmcảntrởsựtruyền nhiệtđểtiêudiệtcáctếbàovisinhvật.Hiệntượngnàylàdodungdịchkeo(tếbàovi sinhvật)tiếpxúcvớichấtbéotạothànhmàng.Tếbàovisinhvậtđượcmàngnàybảo vệnênsựdịchchuyểnnướctừmôitrườngxungquanhvàotếbàođểlàmđôngtụphần protidcủatếbàoấysẽbịcảntrở.Vìvậytrongmôitrườngcàngnhiềuchấtbéo,cácvi sinh vật càng chịuđược nhiệt độ cao,thời gian tiêu diệtcàngkéodài.

•Ảnh hưởngcủacácthànhphần hóa học khác:ngoài các thành phầntrên,thì cácphitonxitcũngcóảnhhưởnglớnđếnchếđộthanhtrùng.Thờigianthanhtrùngđồ hộpcóthểgiảmxuốngkhichothêmmộtsốrauhaygiavịcóchứanhiềuphitonxit như:hành,tỏicóallycin,càchuacótomatin,ớtcócapcaicin,tiêucópiperin...làcác chấtcótínhchấtkhángsinh.Dođókhichếbiếncácloạiđồhộpthịt,cátachothêm cácgiavịnày,khôngnhữnglàmtănghươngvịcủasảnphẩmmàcòngiảmđượcmức độ nhiễm trùngtrong đồ hộptrướckhithanhtrùng.Vàcũnggiảmđượcthờigianthanh trùng cần thiết.

+Ảnh hưởng của loạivà số lượngvi sinhvật

•Thờigiantiêudiệtcủamộtchếđộthanhtrùngphụthuộcrấtnhiềuvàođặc điểmcủacácloạivisinhvậtcóthểpháttriểntrongđồhộp,vìkhảnăngchịunhiệtcủa cácloạivisinhvậtrấtkhácnhau.Trongcùngmộtmôitrườngcócùngđộacidhoạt động,cácloạivikhuẩnkhôngnhabàobịtiêudiệtnhanhhơnloạivikhuẩncónhabào. Thờigiantiêudiệtcủaphầnlớncácvisinhvậtkhôngnhabàochỉcầnở60-80OC trongvàiphút.Còncácloạivisinhvậtcónhabàophảiđòihỏithờigiankéodàihơn

nhiều có thể hơnhànggiờ.

•Thờigiantiêudiệttrongchếđộthanhtrùngcònphụthuộcvàosốlượngvi sinhvậtnhiễmvàođồhộp.Lượngvisinhvậtnhiễmnhiềuthìthờigiantiêudiệtdài, cho thấy qua công thức:

t=DlgN0

N

7.Cáchthiếtlậpchếđộthanhtrùng

Thiếtlậpchếđộthanhtrùngchomộtloạiđồhộplàxácđịnhnhiệtđộvàthời gianthanhtrùngcầnthiếtđểvừađảmbảoyêucầutiêudiệtvisinhvật,vừagiữđược giá trịdinhdưỡng và giá trị cảmquan của đồ hộp.

61

Các giai đoạn tiến hành trình tự như sau:

-Phântíchthànhphầnhóahọccủathựcphẩmcầnđónghộp,chủyếulàđộ

acid, hàmlượngđường, muối, chấtbéo,protid ...

-Chọnnhiệtđộ thanh trùng căn cứvàođộ acid (pH)

+Đồ hộpcópH<4,6thìnhiệt độthanhtrùng:80-100OC

+Đồ hộpcópH>4,6thìnhiệt độthanhtrùng:105-121OC

-Xác định tốc độtruyền nhiệt vào trung tâm hộp theo nhiệt độthanh trùngđã chọnbằngnồihấpthínghiệm:dướinồihấpđặtmộthộp  sảnphẩm,trênnắphộpcó đặtmộtnhiệtkế,bầuthủyngâncủanhiệtkếcắmđúngtrungtâmhộp.Chohơivàonồi hấpvàcứsaumộtkhoảngthờigian(thườngkhoảng1phút)đọcnhiệtđộởcộtnhiệt kế. Sau khiđo được nhiệt độ giữa hộpởtừng thờiđiểmngười tavẽ đồthị truyền nhiệt. Từđóxác định đượcthời gian truyềnnhiệt.

-Phânlậpvisinhvậtđểxácđịnhloạivisinhvậtnguyhiểmnhấtbaogồm loạigâybệnh,loạicóđộctố,loạichịunhiệt...Tìmtốcđộtiêudiệttheocácsốliệuđã có. Trên cơ sở đóvẽ đồ thị thời gian tiêu diệt. Thiết lập thời gian thanh trùng.

-KiểmtrachếđộthanhtrùngtheophươngphápbiểuđồcủaBiegelow,hay theo phương pháp hiệuứng của Ball- Flaumenbaum.

-Từcácmẫuđồhộpđãthanhtrùngtheocácchếđộkhácnhau,ngườita kiểmtrachấtlượngđồhộpvềcảmquanvàvềvisinhvật.Sauđóxétđếnhiệuquả kinh tế của chế độ thanh trùng,mà chọn ra chếđộ thanh trùng tốt nhất.

8.Giớithiệuthiếtbịthanhtrùng

a.Thiết bịthanhtrùnghở nắp

Cócấutạođơngiảnnhưnồinấu,dùngmôitrườngtruyềnnhiệtlànướcđược

đun sôibằng hơi hoặcđun trực tiếp bằngnhiênliệu.

Dùngđểthanhtrùngcácloạiđồhộpcónhiệtđộthanhtrùngkhôngquá

100OC.

b.Thiết bịthanhtrùngcóápsuất cao làm việc gián đoạn

Dùng để thanhtrùng cácloại đồ hộp có nhiệtđộthanhtrùngtừ 100oCtrởlên, cónắpđậykín,còngọilànồihấpthanhtrùng.Có2loạinồihấp:loạiđặtthẳngđứng và loạiđặtnằmngang.

+Thiết bịhấp thanh trùng loạithẳngđứng

Cóthânhìnhtrụ,đáyvànắphìnhchõmcầu,nắpcócácchốtghépchặtvới thânthiếtbị,dướiđáycólắpốngphunhơinóngđểthanhtrùng.Bêntrongthiếtbịcó

giáđỡđể đặt giỏ đựngđồhộp,cóloại chỉ có 1 giỏ, loại 2 giỏ, loại 3 giỏ.

+Thiết bịhấp thanh trùng loạiđặt nằm ngang

Thânthiếtbịđặtnằmngang,bêntrongkhôngcógiáđỡgiỏmàcóđườngrây

đểcho xe đựng các giỏđồhộpđẩy vào.

Loạinàycókhảnănglàmviệccao,nhưngthaotácphứctạp,chukỳlàmviệc kéodài, tốnhơivànước nhiều.

62